книги / Системы централизованного теплоснабжения

Полный напор отсчитывается от одного общего условного горизонтального уровня. Так, напор, отсчитанный от уровня прокладки оси трубопровода в данной точке, называется пьезометрическим напором или пьезометрической высотой.

6.1. Построение графиков распределения давлений в тепловой сети

Графики распределения давлений в тепловой сети – пьезометрические графики представляют собой графическое изображение напоров в тепловой сети относительно местности, по которой сеть проложена. На пьезометрических графиках величины гидравлического потенциала выражены в единицах напора. Для практических расчетов принято, что 10 кПа (1000 кг/м2) соответствует 1 м вод.ст. По графикам легко определять напор (давление) и располагаемый напор (перепад давлений) в любой точке сети.

Соотношение горизонтального и вертикального масштабов при построении пьезометрических графиков обычно принимают равным 1:5 и 1:10 (возможны и другие соотношения).

При построении пьезометрического графика главной магистрали сети за начало координат рекомендуется принимать ось сетевых насосов источника теплоснабжения. За начало координат главной магистрали распределительной (квартальной) сети принимается тепловая камера магистральной сети (точка врезки распределительной) или, при наличии, центральный тепловой пункт (ЦТП). Начало координат любого ответвления – точка врезки ответвления (если пьезометрический графикответвлениястроитсяотдельно).

На пьезометрический график в масштабе наносятся:

–координатная сетка,

–рельеф местности,

–высоты присоединенных объектов,

–длины участков,

–величины потерь напора в сети.

График, благодаря наглядности, позволяет легко ориентироваться в гидравлическомрежиме тепловых сетейиместных систем.

51

На рис. 23 приведен пьезометрический график закрытой двухтрубной водяной тепловой сети. Пьезометрический график состоит из следующих линий: А0-А1 – потери напора в источнике теплоснабжения; А1-В1-D1-F1 – пьезометрическая линия подающего трубопровода главной магистрали; A2-B2-D2-F2 – пьезометрическая линия обратного трубопровода главной магистрали; B1-C1, D1-E1 – пьезометрические линии подающих трубопроводов ответвлений; B2-C2, D2-E2 – пьезометрические линии обратных трубопроводов ответвлений; НВС = НА2 – пьезометрическая высота (напор) на всасывающем патрубке сетевого насоса источника теплоснабжения; НН = НАО – пьезометрическая высота (напор) на нагнетающем патрубкесетевогонасосаисточникатеплоснабжения; НСН = НАО – НА2 – располагаемыйнапорсетевогонасоса.

Рис. 23. Пьезометрический график тепловой сети для главного направления и двух ответвлений

Полный напор в любой точке магистрали складывается из двух величин: расстояния от поверхности земли до пьезометрической высоты в данной точке и расстояния от поверхности до плоскости отсчета, имеющей нулевую геодезическую отметку (может быть принят и другой уровень).

52

В соответствии с этим полный напор в подающем трубопроводе в соответствующих точках обозначается как (НАО + ZA);

(HA1 + ZA); (HB1 + ZB); (HC1 + ZC); (HD1 + ZD); (HE1 + ZE); (HF1 + ZF).

Располагаемый напор для абонентов определяется разностью полных напоров в подающем и обратном трубопроводах:

в точке D: HD = (HD1 + ZD) – (HD2 + ZD) = (HD1 – HD2).	(38)
в точке Е: HE = (HE1 + ZE) – (HE2 + ZE) = (HE1 – HE2).	(39)
в точке F: HF = (HF1 + ZF) – (HF2 + ZF) = (HF1 – HF2).	(40)

Падение напора для любого участка тепловой сети равно разности полных напоров в начале и в конце участка. Например, для участков подающего трубопровода главной магистрали

HA1B1 = (HA1 + ZA) – (HB1 + ZB),	(41)
HB1D1 = (HB1 + ZB) – (HD1 + ZD),	(42)
HD1F1 = (HD1 + ZD) – (HF1 + ZF).	(43)
От начальной до конечной точки падение напора в подаю-
щем трубопроводе главной магистрали составит:
Hп =HA1B1 + HB1D1 + HD1F1 = (HA1 + ZA) – (HF1 + ZF).	(44)
Аналогично, падение напора в обратном трубопроводе глав-
ной магистрали:
Hо = HF2D2 + HD2B2 + HB2A2 = (HF2 + ZF) – (HA2 + ZA).	(45)

При выполнении гидравлического расчета тепловых сетей определено падение давления. Потеря напора связана с падением давления зависимостью (37). Удельный вес теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах разный, так как температура в них различна. Кроме того, в течение года температура теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах меняется в зависимости от температуры наружного воздуха и скорости ветра, а следовательно, изменяется и удельный вес. Таблица гидравлического расчета (см. приложение 11) составлена для t = 100о и = 958,4 кг/м3. В том случае, когда колебания удельного веса не превышают 3 % по сравнениюс табличнымзначением, ими пренебрегают.

53

Для закрытой двухтрубной тепловой сети, когда диаметры подающего и обратного трубопроводов одинаковы, расходы сетевой воды на параллельных участках одни и те же. Пренебрегая колебаниями удельного веса теплоносителя, падения давления в подающих и обратных трубопроводах можно считать одинаковыми. Поэтому пьезометрические графики главной магистрали и всех ответвлений будут симметричными.

Для предупреждения ошибочных решений до проведения гидравлического расчета водяных сетей можно наметить возможный характер пьезометрического графика. Ориентируясь по намеченному графику, выбирают допустимые пределы потерь напора. На основании технико-экономического расчета следует лишь уточнить значение потерь напора, не выходя за пределы, намеченные по пьезометрическому графику.

6.2. Разработка гидравлического режима тепловых сетей

Гидравлический режим тепловых сетей определяет:

–давление в подающих и обратных трубопроводах;

–располагаемые напоры на выводах тепловой сети у источника теплоты и на тепловых пунктах потребителей;

–давление во всасывающих патрубках сетевых и подкачивающих насосов;

–требуемые напоры насосов источника теплоты и подкачивающих станций.

Различают два основных вида гидравлического режима закрытых водяных тепловых сетей:

1) динамический режим – в источнике теплоснабжения работают группы сетевых и подпиточных насосов;

2) статический режим – группа сетевых насосов выключена,

аработает только группа подпиточных насосов.

Исходя из условий надежности, можно сформулировать основные требования к режимам работы закрытых водяных тепловых сетей.

54

6.2.1. Требования к динамическому режиму работы закрытых водяных тепловых сетей

1. Пьезометрический напор в любой точке обратной магистрали не должен быть выше допустимого рабочего напора в местных системах при зависимом присоединении систем отопления и вентиляции абонентов (рис. 24, а).

аб

вг

д

е

Рис. 24. Графическая интерпретация требований к пьезометрам в динамическом режиме

55

Для систем отопления, оборудованных чугунными приборами, рабочий располагаемый напор равен 60 м вод.ст., стальными – 80 м вод.ст.

2.Пьезометрический напор в обратных трубопроводах тепловой сети, в точках присоединения абонентов, должен обеспечивать залив присоединенных систем (рис. 24, б).

Для обеспечения этого требования линии пьезометров обратных магистралей должны проходить выше верхних отметок систем отопления и вентиляции абонентов на 5 м вод.ст.

3.Во избежание образования вакуума в обратных трубопроводах тепловых сетей пьезометрический напор в них должен быть не менее 5 м вод.ст. На это требование проверяются только те точки, в которых обратные трубопроводы ближе всего расположены к линиям обратного пьезометра (рис. 24, в).

4.Во избежание образования вакуума на всасывающем потрубке сетевого насоса пьезометрический напор в обратном трубопроводе главной магистрали на всасывающей стороне должен быть не менее 5–10 м вод.ст. При этом условно считают, что ось сетевого насоса совпадает с поверхностью земли (рис. 24, г).

5.Пьезометрический напор в подающем трубопроводе в любой точке должен быть выше напора вскипания при расчетной температуре теплоносителя. Напор (давление) вскипания зависит от расчетнойтемпературытеплоносителяв подающемтрубопроводе:

Расчетная температура	До	120	130	140	150	160	170	180
воды, С	110
Давление воды, пре-
дотвращающее вски-	5	10	20	30	40	55	72	93
пание воды, м вод.ст.

Проверяют обычно те точки, в которых подающие трубопроводы ближе всего расположены к линиям подающих пьезометров (рис. 24, д).

6. Располагаемый напор в точках присоединения абонентов должен бытьравен расчетной потере напорау абонента (или больше ее) прирасчетномрасходетеплоносителя(рис. 24, е).

56

6.2.2. Требования к статистическому режиму работы закрытых водяных тепловых сетей

При статическом состоянии системы теплоснабжения, когда работают только подпиточные насосы, пьезометрические напоры в подающих и обратных трубопроводах выравниваются. Пьезометрический график выражаетсягоризонтальнойпрямой(рис. 25).

Рис. 25. Статический режим: S-S

Статическое состояние системы теплоснабжения возможно при заполнении системы водой или при аварийной остановке.

Заполнение системы теплоснабжения производится при помощи подпиточного насоса водой, имеющей температуру 45–50 оС (в переходный период). Аварийные остановки системы теплоснабжения при температуре воды в сетисвыше 100 оСнеучитываются.

Учитывая все это, к статическому режиму можно предъявить те же требования, что и к линии обратного пьезометра при динамическом режиме, т.е. требования 1–4 подразд. 6.2.1.

6.3. Порядок построения пьезометрического графика закрытой системы теплоснабжения

В первую очередь строится пьезометрический график главной магистрали. Вместе с графиком главной магистрали могут быть построены и графики крупных ответвлений. Построение графика производится в следующем порядке:

57

1. В выбранном масштабе строится координатная сетка. Горизонтальные линии проводятся через 5 или 10 м, вертикальные – через расчетные точки магистрали. За начало координат при построении принимается точка врезки сетевых насосов в источнике теплоснабжения или тепловая камера, к которой присоединена распределительная сеть. Условно считается, что ось сетевых насосов совпадает с поверхностью земли. В «шапке» графика необходимо отразить номера расчетных точек, геометрические длины участков, потери напора по отдельным участкам (рис. 26). Эти данные принимаютсяиз гидравлического расчетатепловойсети.

Рис. 26. Построение пьезометрического графика закрытой системы теплоснабжения

2. По имеющемуся плану города (или квартала) с геодезическими отметками строится профиль трассы главной магистрали и ответвлений, совмещенных с ней. В характерных точках простав-

58

ляются отметки земли. Характерные точки – это точки присоединения отдельных потребителей или кварталов.

3.Определяются верхние и нижние отметки присоединяемых абонентов. Если имеется отдельно стоящее здание с зависимой системой отопления, то определение отметок производится следующим образом: при наличии отапливаемого подвала из отметки земли, на которой находится это здание, вычитаются 2 м. Так определяется нижняя отметка абонента. Для определения верхней отметки к отметке земли добавляется высота системы отопления, которая условно считается равной высоте здания.

4.В соответствии с требованиями к пьезометрам 1 и 5 (см. подразд. 6.2.1) можно построить линию образования вакуума

вобратном трубопроводе и линию вскипания воды в подающем трубопроводе.

5.Выбирается характерный абонент с наиболее высокой верхней отметкой, и от этой отметки в соответствии с требованием 2 к динамическому режиму (см. подразд. 6.2.1) откладывается 3–5 м. Таким образом получается первая точка для построения обратного пьезометра.

6.От этой точки начинается построение линии обратного пьезометра, откладываются влево и вправо от этой точки потери на участках: по направлению к конечному абоненту потери напора последовательно прибавляются, а по направлению к источнику – последовательно вычитаются. Соединение полученных отметок образует линию обратного пьезометра.

7.В конечной точке в соответствии с требованием 6 (см. подразд. 6.2.1) откладывается требуемый располагаемый напор, необходимый для работы абонента, и таким образом образуется первая точкалинииподающего пьезометра.

8.Последовательно прибавляются потери напора по участкам и определяются точки подающего пьезометра. При соединении их получается линия подающего пьезометра.

9.Пьезометрические графики ответвлений строятся от пьезометрических отметок на графике главной магистрали. Для ли-

59

ний подающего пьезометра последовательно вычитаются потери напора на участках ответвления, для обратного – последовательно прибавляются потери напора.

10. После построения пьезометрических графиков динамического и статического режимов производится их проверка на соответствие требованиям. В тех случаях, когда пьезометрические графики не отвечают предъявляемым к ним требованиям, принимаются необходимые технические решения для ликвидации этих недостатков. Такими решениями могут быть применение независимого присоединения систем отопления и вентиляции абонентов, применение насосных станций рассечки, изменение диаметров отдельных участков сети и т.д. Решения необходимо принимать отдельно для каждого конкретного случая [6].

6.4.Определение требуемых напоров

уабонентов тепловой сети

Определение требуемых располагаемых напоров у абонентов тепловой сети зависит от того, какой объект является абонентом: центральный тепловой пункт, отдельное здание с зависимой системой отопления, здание с автоматизированным тепловым пунктом, тепловой пункт промышленного предприятия.

Схема современного автоматизированного теплового пункта с рекомендуемыми потерями напора в его основных элементах представлена на рис. 1 приложения 12.

При выполнении расчетов для районов со старой застройкой используется элеваторное присоединение систем отопления абонентов (рис. 2 приложения 12).

Для индивидуального теплового пункта в этом случае потребный располагаемый напор определяется по формуле

	Наб Нэ Нв Нг Нр.р	(46)
	Нр.т Нгр.в.с. Нгр.н.с Нд,

где Нэ – требуемый напор для работы элеватора, м вод.ст.;

60